CN109235266A - 一种钢混结合段的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢混结合段的施工方法，涉及桥梁施工领域，按以下步骤进行施工：1)钢混结合段制作与吊装；2)钢混结合段与预制普通混凝土结构拼接或现浇混凝土结构模板安装；3)钢混结合段超高性能混凝土的浇筑；4)钢混结合段超高性能混凝土的养护。本发明快速、便捷、可靠，适合大跨度混合型桥梁建设，大幅缩短了施工工期，提升了施工质量。

Description

一种钢混结合段的施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，特别是涉及一种钢混结合段的施工方法。

背景技术

随着桥梁的不断发展，钢结构与混凝土结构组合的混合型桥梁由于充分利用了混凝土的受压性能和钢材的受拉性能，回避了混凝土抗拉性能性差和钢材受压易屈曲及疲劳等问题，逐渐成为当前桥梁工程发展的趋势。钢混结合段作为钢结构与混凝土结构的过渡段是大跨度混合型桥梁的关键组成部分，不仅要求其能可靠、顺畅地传递钢结构与混凝土结构之间的各种内力，同时还应尽可能使两部分结构外形协调一致，避免结构刚度和强度突变，并且还应具有良好的抗疲劳性和耐久性。因此钢混结合段的施工质量显得尤为重要。

目前钢混结合段均采用普通混凝土灌注，由于其工作性能、力学性能和体积稳定性难尽人意，因此施工过程中施工工序较多且混凝土不易灌注密实，施工完成后钢混结合段存在不同程度的脱空、开裂、疲劳性能不足等问题。具体原因分析如下：

1、钢混结合段构造复杂，PBL剪力键孔径较小，钢格室内混凝土的灌注空间较为狭小，不便振捣施工；普通混凝土工作性能一般难以保证灌注密实，粗骨料粒径较大难以穿过PBL 剪力键的开孔板，灌注质量难以保证。

2、钢混结合段作为钢结构与混凝土结构之间的过渡段，其两侧结构的质量和刚度均相差悬殊，因此钢混结合段应避免出现刚度和强度的突变，且应具有不低于两侧结构的静力和疲劳性能；而普通混凝土力学性能一般，韧性差、抗疲劳能力不足，难以保证钢结构与混凝土结构之间的力学匹配。

3、普通混凝土由于体积稳定性较差导致干燥收缩大且与钢板的粘结强度不高，结合段格室顶板与混凝土极易出现脱空，上部雨水经铺装层裂缝渗入格室内部，将严重影响结合段的耐久性，甚至危及结构受力，不利于PBL剪力键抗剪作用的发挥。

专利文件《桥梁钢混结合段施工方法》(CN101736701B)公开了桥梁钢混结合段施工方法，按以下步骤进行施工：(1)搭设钢混结合段底模；(2)绑扎底板钢筋及安装预应力管道； (3)安装侧模托架及侧模；(4)进行钢混结合段第一次混凝土浇注；(5)安装钢混结合段内顶模；(6)绑扎顶板钢筋及安装预应力管道；(7)进行钢混结合段第二次混凝土浇注。该发明分为多次混凝土浇筑，耗时长，步骤繁琐，施工成本高，且采用普通混凝土浇筑耐久性差，浇筑难以密实，工作性能差。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种快速、便捷以及可靠的大跨度混合型桥梁钢混结合段的施工方法，可以大幅缩短施工工期，提升施工质量。

本发明提供了一种钢混结合段的施工方法，包括以下步骤：

1)钢混结合段制作与吊装：包括搭设支架，制作钢混结合段，吊装钢混结合段至支架上并定位；

2)钢混结合段与预制混凝土结构拼接：包括安装钢混结合段预应力管道，移动支架上的预制普通混凝土结构与钢混结合段连接并固定；

3)钢混结合段超高性能混凝土的浇筑：包括钢混结合段下格室、腹板格室和上格室超高性能混凝土的浇筑，下格室和腹板格室超高性能混凝土浇筑均是从腹板格室顶板的浇筑口浇筑，上格室超高性能混凝土浇筑是从上格室顶板的浇筑口浇筑；

4)钢混结合段超高性能混凝土的养护：在超高性能混凝土表面喷雾并依次覆盖湿棉被和彩胶布养护，养护时间不少于7天。

进一步地，所述步骤2)替换为现浇混凝土结构模板安装：首先进行普通混凝土结构底模安装，底板钢筋绑扎和预应力管道安装；然后进行普通混凝土结构侧模安装和腹板钢筋绑扎；最后进行普通混凝土结构顶模安装、顶板钢筋绑扎和预应力管道安装。

进一步地，所述步骤2)中钢混结合段的预应力管道安装与普通混凝土结构的预应力管道安装同步进行。

进一步地，所述步骤3)还包括普通混凝土结构的普通混凝土浇筑，钢混结合段超高性能混凝土的浇筑与现浇普通混凝土结构普通混凝土的浇筑同时进行，具体操作方式为从普通混凝土结构顶板进行分层浇筑。

进一步地，所述步骤1)中所述支架采用钢管桩连接，钢混结合段制作过程中安装PBL 剪力键贯穿钢筋。

进一步地，所述步骤2)还包括检查钢混结合段与预制普通混凝土结构的接缝位置，并对接缝位置进行密封处理。

进一步地，所述超高性能混凝土工作性能的要求为坍落扩展度为700mm～800mm；T500 为0s～2s；坍落扩展度与J环差值PA2为0mm～25mm；离析率SR2为0％～15％，初凝时间为 24h～30h。

进一步地，所述超高性能混凝土力学性能的要求为28天抗压强度为100MPa～140MPa； 28天抗折强度为14MPa～22MPa；28天弹性模量为40GPa～45GPa。

进一步地，所述钢混结合段上格室、腹板格室、下格室顶板处的浇筑孔和排气孔与顶板距离为20cm。

进一步地，所述钢混结合段超高性能混凝土的浇筑顺序为从下往上与从两边往中间，一次浇筑成型。

本发明中超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC)是一种具有比普通混凝土工作性能更好、强度更高、韧性更优、耐久性更好的新型水泥基复合材料。它解决了结构工程向高度更高、跨度更大、荷载更重的方向发展的要求，同时适应了时代发展的要求，使混凝土性能得到了更大的提升。

由于超高性能混凝土的工作性能、力学性能和体积稳定性指标均优于普通混凝土，因此采用可自流密实的超高性能混凝土代替普通混凝土灌注钢混结合段，一次浇筑成型且无需振捣，可以减少施工工序、缩短施工时间、保证施工质量，解决使用传统普通混凝土存在的脱空、开裂以及疲劳性能不足等问题。

本发明相对于现有技术，其优点在于：

1、本发明提供了一种钢混结合段的施工方法，采用了工作性能、力学性能和体积稳定性均优于普通混凝土的超高性能混凝土灌注钢混结合段，使得钢混结合段的受力性能、抗疲劳性能、抗裂性能、耐久性能得到了极大的提升，避免了传统钢混结合段因使用普通混凝土造成的难以灌注密实、抗疲劳性能差和耐久性差等危害，增强了安全性和可靠性。

2、本发明使用的高性能混凝土具有较好的自流密实的功能，具体表现为工作性能极佳、粘性好无离析现象、无粗骨料穿孔能力强，使得高性能混凝土可以一次浇筑成型且无需振捣，这样可以大大简化施工工序，缩短施工时间，在一定程度上可以减少施工费用，具有较好的经济性。

3、本发明要求了超高性能混凝土的体积稳定性能，保证钢混结合段浇筑完成后不发生脱空和脱粘的情况，保证超高性能混凝土和钢箱梁共同受力；要求了超高性能混凝土的力学性能，保证钢混结合段受力性能、抗疲劳性能和耐久性能的提升，且保证钢混结合段满足过渡段的要求，要求了超高性能混凝土的力学性能，保证钢混结合段一次浇筑成型、无需振捣以及超高性能混凝土浇筑的密实性。

4、本发明钢混结合段超高性能混凝土的浇筑顺序为从下往上与从两边往中间，一次浇筑成型，无需振捣，操作方便，大大缩短了施工流程；同时浇筑完成后，在超高性能混凝土表面喷雾并依次覆盖湿棉被和彩胶布养护，养护时间不少于7天，防止了超高性能混凝土表面因失水产生的收缩裂缝，达到保温保湿防风的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明施工流程示意图。

图2为本发明竖向剖视示意图

在图中，1钢混结合段，2钢箱梁，3普通混凝土箱梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种钢混结合段的施工方法，包括以下步骤：

1)钢混结合段制作与吊装；

2)钢混结合段与预制普通混凝土结构拼接或现浇混凝土结构模板安装；

3)钢混结合段超高性能混凝土的浇筑；

4)钢混结合段超高性能混凝土的养护。

如图2所示是钢混结合段的竖向结构剖面图，钢混结合段1连接钢箱梁2和普通混凝土箱梁3，所述钢混结合段1是由上格室、腹板格室和下格室组成的多格式结构，在格室内填充混凝土，并通过PBL剪力键及钢板与混凝土的摩擦力传递轴力、剪力和弯矩。为了使钢箱梁 2与混普通混凝土箱梁3紧密结合，设置了纵向预应力钢筋进行连接。

以下结合图2，对本发明的施工方法步骤进行详细说明。

实施例一

一种钢混结合段的施工方法，包括以下步骤：

1)钢混结合段1施工前，根据计算合理搭设支架，确保支架沉降在合理范围内；为了保证钢混结合段1的制造精度，钢混结合段1在工厂制作或施工现场制作，制作过程中将PBL 剪力键贯穿钢筋穿好；采用大型浮吊船将钢混结合段1吊至支架上，合理选择吊点防止钢混结合段1变形；最后对钢混结合段1的位置进行精确定位。

2)钢混结合段1吊至支架后，移动支架上的预制普通混凝土结构直至与钢混结合段1连接，期间确保钢混结合段1预应力管道位置安装正确，拼接完成后施加临时预应力固定钢混结合段1与预制普通混凝土结构，确保不发生相对位移。由于超高性能混凝土工作性能较好，因此应检查钢混结合段1与预制普通混凝土结构的接缝位置，若缝隙较大，需采用环氧胶将缝隙堵住防止超高性能混凝土从缝隙处漏浆。

3)钢混结合段1超高性能混凝土的浇筑分为三个阶段，分别为下格室、腹板格室和上格室的浇筑。由于钢混结合段1和预制普通混凝土结构拼接完成后，超高性能混凝土无法从钢混结合段1下格室的浇筑口浇筑，但超高性能混凝土具有较强的工作性能，因此可直接从钢混结合段1腹板格室顶板的浇筑口浇筑超高性能混凝土直到填满下格室；钢混结合段1下格室浇筑完成后即可继续浇筑腹板格室和上格室，钢混结合段1腹板格室的超高性能混凝土浇筑可以从腹板格室顶板浇筑口直接灌注超高性能混凝土直到填满腹板格室；钢混结合段1上格室的超高性能混凝土浇筑可以从上格室顶板浇筑口直接灌注超高性能混凝土直到填满上格室。浇筑可一次成型，无需振捣，只需确保超高性能混凝土从浇筑口涌出即可。

4)浇筑完成后，由于施工现场风较大，在超高性能混凝土表面喷雾并依次覆盖湿棉被和彩胶布养护，养护时间不少于7天，防止超高性能混凝土表面因失水产生的收缩裂缝，达到保温保湿防风的目的。

实施例二

一种钢混结合段的施工方法，包括以下步骤：

1)钢混结合段1施工前，根据计算合理搭设支架，确保支架沉降在合理范围内；为了保证钢混结合段1的制造精度，钢混结合段1在工厂制作或施工现场制作，制作过程中将PBL 剪力键贯穿钢筋穿好；采用大型浮吊船将钢混结合段1吊至支架上，合理选择吊点防止钢混结合段1变形；最后对钢混结合段1的位置进行精确定位。

2)钢混结合段1吊至支架后，进行相邻现浇普通混凝土结构的底模安装、底板钢筋绑扎和底板预应力管道安装；然后进行相邻现浇普通混凝土结构的腹板模板安装、腹板钢筋绑扎和腹板预应力管道安装；最后进行相邻现浇普通混凝土结构的顶板模板安装、顶板钢筋绑扎和顶板预应力管道安装。钢混结合段1的预应力管道安装与普通混凝土结构的预应力管道安装同步进行，有利于保证固定钢混结合段1与预制普通混凝土结构不发生相对位移。由于超高性能混凝土工作性能较好，因此应检查钢混结合段1与预制普通混凝土结构的接缝位置，若缝隙较大，需采用环氧胶将缝隙堵住防止超高性能混凝土从缝隙处漏浆。

3)钢混结合段1超高性能混凝土的浇筑与现浇普通混凝土结构普通混凝土的浇筑同时进行，并分为三个阶段，分别为钢混结合段1下格室超高性能混凝土浇筑与现浇普通混凝土结构底板普通混凝土浇筑、钢混结合段1腹板格室的超高性能混凝土浇筑与现浇普通混凝土结构腹板的普通混凝土浇筑、钢混结合段1上格室的超高性能混凝土浇筑与现浇普通混凝土结构顶板的普通混凝土浇筑。钢混结合段1下格室的超高性能混凝土浇筑可以从腹板格室顶板浇筑口直接灌注超高性能混凝土直到填满下格室；钢混结合段1腹板格室的超高性能混凝土浇筑可以从腹板格室顶板浇筑口直接灌注超高性能混凝土直到填满腹板格室；钢混结合段1上格室的超高性能混凝土浇筑可以从上格室顶板浇筑口直接灌注超高性能混凝土直到填满上格室；普通混凝土结构的普通混凝土浇筑按照每层30cm进行分层浇筑。超高性能混凝土浇筑可一次成型，无需振捣，只需确保超高性能混凝土从浇筑口涌出即可。

4)浇筑完成后，由于施工现场风较大，在超高性能混凝土表面喷雾并依次覆盖湿棉被和彩胶布养护，养护时间不少于7天，防止超高性能混凝土表面因失水产生的收缩裂缝，达到保温保湿防风的目的。

本发明采用超高性能混凝土代替普通混凝土，有利于发挥钢混结合段1在全桥中起到传力的重要作用，极大的改善了钢混结合段1的受力性能，提升了抗裂性和耐久性，提高了施工质量，减少了施工工序，缩短了施工时间，具有一定的经济性。

为了保证钢混结合段1一次浇筑成型、无需振捣以及超高性能混凝土浇筑的密实性，超高性能混凝土工作性能要求为坍落扩展度为700mm～800mm；T₅₀₀为0s～2s；坍落扩展度与J 环差值PA2为0mm～25mm；离析率SR2为0％～15％，初凝时间为24h～30h。

为了保证钢混结合段1浇筑完成后不发生脱空和脱粘的情况，保证超高性能混凝土和钢箱梁2共同受力，超高性能混凝土的体积稳定性要求为28天自由膨胀率为0％～0.06％；7天限制膨胀率为0％～0.04％。

为了保证钢混结合段1受力性能、抗疲劳性能和耐久性能的提升，并且保证钢混结合段 1满足过渡段的要求，超高性能混凝土的力学性能要求为28天抗压强度为100MPa～140MPa； 28天抗折强度为14MPa～22MPa；28天弹性模量为40GPa～45GPa。

为了保证超高性能混凝土浇筑完成后超灌的超高性能混凝土对钢混结合段1格室内部的超高性能混凝土有一定的挤压作用，防止沉缩导致格室出现脱空的现象，所述钢混结合段1 上格室、腹板格室、下格室顶板处的浇筑孔和排气孔与顶板距离为20cm，即钢混结合段1上格室、腹板格室、下格室顶板处的浇筑孔和排气孔比对应位置的顶板高出距离为20cm。

本发明钢混结合段1超高性能混凝土的浇筑顺序为从下往上与从两边往中间，一次浇筑成型，无需振捣，操作方便，大大缩短了施工流程。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种钢混结合段的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)钢混结合段制作与吊装：包括搭设支架，制作钢混结合段，吊装钢混结合段至支架上并定位；

2)钢混结合段与预制混凝土结构拼接：包括安装钢混结合段预应力管道，移动支架上的预制普通混凝土结构与钢混结合段连接并固定；

3)钢混结合段超高性能混凝土的浇筑：包括钢混结合段下格室、腹板格室和上格室超高性能混凝土的浇筑，下格室和腹板格室超高性能混凝土浇筑均是从腹板格室顶板的浇筑口浇筑，上格室超高性能混凝土浇筑是从上格室顶板的浇筑口浇筑；

4)钢混结合段超高性能混凝土的养护：在超高性能混凝土表面喷雾并依次覆盖湿棉被和彩胶布养护，养护时间不少于7天。

2.如权利要求1所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述步骤2)替换为现浇混凝土结构模板安装：首先进行普通混凝土结构底模安装，底板钢筋绑扎和预应力管道安装；然后进行普通混凝土结构侧模安装和腹板钢筋绑扎；最后进行普通混凝土结构顶模安装、顶板钢筋绑扎和预应力管道安装。

3.如权利要求2所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中钢混结合段的预应力管道安装与普通混凝土结构的预应力管道安装同步进行。

4.如权利要求2所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述步骤3)还包括普通混凝土结构的普通混凝土浇筑，钢混结合段超高性能混凝土的浇筑与现浇普通混凝土结构普通混凝土的浇筑同时进行，具体操作方式为从普通混凝土结构顶板进行分层浇筑。

5.如权利要求1-4任一权利要求所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述步骤1)中所述支架采用钢管桩连接，钢混结合段制作过程中安装PBL剪力键贯穿钢筋。

6.如权利要求1-4任一权利要求所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述步骤2)还包括检查钢混结合段与预制普通混凝土结构的接缝位置，并对接缝位置进行密封处理。

7.如权利要求1-4任一权利要求所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述超高性能混凝土工作性能的要求为坍落扩展度为700mm～800mm；T₅₀₀为0s～2s；坍落扩展度与J环差值PA2为0mm～25mm；离析率SR2为0％～15％，初凝时间为24h～30h。

8.如权利要求1-4任一权利要求所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述超高性能混凝土力学性能的要求为28天抗压强度为100MPa～140MPa；28天抗折强度为14MPa～22MPa；28天弹性模量为40GPa～45GPa。

9.如权利要求1-4任一权利要求所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述钢混结合段上格室、腹板格室、下格室顶板处的浇筑孔和排气孔与顶板距离为20cm。

10.如权利要求1-4任一权利要求所述的钢混结合段的施工方法，其特征在于，所述钢混结合段超高性能混凝土的浇筑顺序为从下往上与从两边往中间，一次浇筑成型。